WEBVTT

00:00:07.745 --> 00:00:11.880
في عام 2009، أجرى باحثان تجربة بسيطة.

00:00:11.880 --> 00:00:15.055
باستعمال كل ما نعرفه عن نظامنا الشمسي

00:00:15.055 --> 00:00:21.107
حسبا الموقع الذي سيتواجد فيه كل كوكب 
لـ 5 مليارات سنة في المستقبل.

00:00:21.107 --> 00:00:25.107
للقيام بذلك أجريا أكثر من 2000 
محاكاة عددية

00:00:25.107 --> 00:00:29.829
بنفس الشروط الأولية بالضبط 
باستثناء اختلاف واحد:

00:00:29.829 --> 00:00:35.136
تعديل المسافة بين عطارد والشمس
بأقل من ملليمتر واحد

00:00:35.136 --> 00:00:37.796
بين محاكاة وأخرى.

00:00:37.796 --> 00:00:41.074
الأمر الصادم أن في حوالي 1 بالمائة 
من عمليات المحاكاة التي أجريا،

NOTE Paragraph

00:00:41.074 --> 00:00:46.420
تغير مدار عطارد بشكل كبير 
لدرجة أنه يمكن أن يهوي نحو الشمس

00:00:46.420 --> 00:00:48.780
أو يصطدم بكوكب الزهرة.

00:00:48.780 --> 00:00:49.660
الأسوأ من ذلك

00:00:49.660 --> 00:00:54.983
أن استقرار النظام الشمسي الداخلي
تزعزع بأكمله في إحدى عمليات المحاكاة.

00:00:54.983 --> 00:00:58.983
لم يكن هذا خطأ، فالتنوع المذهل في النتائج

00:00:58.983 --> 00:01:05.058
يكشف حقيقة أن نظامنا الشمسي 
قد يكون أقل استقرارًا مما يبدو عليه.

00:01:05.058 --> 00:01:10.239
يشير علماء الفيزياء الفلكية 
إلى هذه الخاصية المذهلة لأنظمة الجاذبية

NOTE Paragraph

00:01:10.239 --> 00:01:12.419
باسم مشكلة الأجسام ن.

00:01:12.419 --> 00:01:17.949
رغم توفرنا على معادلات يمكنها التنبؤ 
بحركة كتلتين جاذبيتين على نحو مثالي،

NOTE Paragraph

00:01:17.949 --> 00:01:23.600
إلا أن أدواتنا التحليلية تفشل
عند التعامل مع أنظمة أكثر اكتظاظًا.

00:01:23.600 --> 00:01:28.861
في الحقيقة تستحيل كتابة 
جميع شروط الصيغة العامة

00:01:28.861 --> 00:01:34.771
التي من شأنها وصف حركة 
ثلاثة أجسام جاذبة أو أكثر بدقة.

00:01:34.771 --> 00:01:41.876
لماذا؟ تكمن المشكلة في عدد المتغيرات 
غير المعروفة التي يحتويها نظام الأجسام ن.

00:01:41.876 --> 00:01:45.186
بفضل إسحاق نيوتن، 
يمكننا كتابة مجموعة من المعادلات

00:01:45.186 --> 00:01:49.186
لوصف قوة الجاذبية المؤثرة بين الأجسام.

00:01:49.186 --> 00:01:53.863
إلا أنه عند محاولة إيجاد حل عام 
للمتغيرات غير المعروفة

00:01:53.863 --> 00:01:55.153
في هذه المعادلات،

00:01:55.153 --> 00:01:58.002
سنواجه قيدًا رياضيًا:

00:01:58.002 --> 00:02:01.833
فلكل عنصر مجهول
يجب أن توجد معادلة واحدة على الأقل

00:02:01.833 --> 00:02:04.043
تصفه بشكل مستقل.

00:02:04.043 --> 00:02:08.934
يبدو في البداية أن النظام ثنائي الجسم 
يحتوي على متغيرات غير معروفة

00:02:08.934 --> 00:02:12.724
للموضع والسرعة 
أكثر مما يحتوي على معادلات حركة.

00:02:12.724 --> 00:02:14.680
ومع ذلك هناك حل:

00:02:14.680 --> 00:02:18.915
ضع في اعتبارك الموضع النسبي 
للجسمين وسرعتهما

00:02:18.915 --> 00:02:22.625
فيما يتعلق بمركز ثقل النظام.

00:02:22.625 --> 00:02:27.353
هذا يقلل من عدد العناصر المجهولة
ويعطينا نظامًا قابلًا للحل.

00:02:27.353 --> 00:02:33.079
مع وجود ثلاثة أجسام مدارية أو أكثر 
يصبح كل شيء أكثر فوضوية.

00:02:33.079 --> 00:02:37.461
حتى مع نفس الحيلة الرياضية 
التي تضع الحركات النسبية في عين الاعتبار،

00:02:37.461 --> 00:02:42.088
سيبقى عدد العناصر المجهولة 
أكبر من المعادلات التي تصفها.

00:02:42.088 --> 00:02:46.340
هناك ببساطة الكثير من المتغيرات 
في نظام المعادلات هذا

00:02:46.340 --> 00:02:49.610
التي يجب فرزها ووضعها في حل شامل.

00:02:49.610 --> 00:02:53.520
ولكن كيف يبدو عليه الأمر
بالنسبة للأجرام في كوننا

00:02:53.520 --> 00:02:58.631
أن تسير وفقًا لمعادلات حركة 
غير قابلة للحل تحليليًا؟

00:02:58.631 --> 00:03:01.881
نظام من ثلاثة نجوم، مثل نظام رجل القنطور.

00:03:01.881 --> 00:03:04.314
يمكن أن تصطدم أجرامه ببعضها البعض

00:03:04.314 --> 00:03:10.471
أو على الأرجح قد يُقذف بعضها من المدار 
بعد مدة طويلة من الاستقرار الظاهري.

00:03:10.471 --> 00:03:14.471
بخلاف عدد قليل من التكوينات المستقرة 
غير المحتملة للغاية،

00:03:14.471 --> 00:03:20.571
تقريبًا كل حالة ممكنة 
لا يمكن التنبؤ بها على نطاقات زمنية طويلة.

00:03:20.571 --> 00:03:24.768
لكل منها عدد ضخم من النتائج المحتملة،

00:03:24.768 --> 00:03:29.576
تعتمد على أصغر الاختلافات 
في الموضع والسرعة.

00:03:29.576 --> 00:03:33.742
يُعرف هذا السلوك بالفوضى 
من قبل علماء الفيزياء،

00:03:33.742 --> 00:03:37.472
وهي خاصية مهمة لأنظمة الأجسام ن.

00:03:37.472 --> 00:03:42.201
مثل هذا النظام لا يزال حتميًا،
مما يعني أنه لا يوجد شيء عشوائي فيه.

00:03:42.201 --> 00:03:45.791
إذا انطلقت أنظمة متعددة 
من نفس الشروط بالضبط،

00:03:45.791 --> 00:03:48.241
ستصل دائمًا إلى نفس النتيجة.

00:03:48.241 --> 00:03:53.980
لكن عند وضع تعديل طفيف في البداية، 
فسيصعب التكهن بالنتيجة.

00:03:53.980 --> 00:03:57.240
يبدو جليًا أن هذا ضروري
لبعثات الفضاء البشرية،

00:03:57.240 --> 00:04:02.489
عندما تكون هناك حاجة 
لحساب المدارات المعقدة بدقة متناهية.

00:04:02.489 --> 00:04:06.489
لحسن الحظ، تُقدم التطورات المستمرة 
في المحاكاة الحاسوبية

00:04:06.489 --> 00:04:09.379
عددًا من الطرق لتجنب وقوع كارثة.

00:04:09.379 --> 00:04:13.695
من خلال مقاربة الحلول 
باستخدام معالجات متزايدة القوة،

00:04:13.695 --> 00:04:19.565
يمكننا أن نتنبأ بثقة أكبر بحركة 
أنظمة الأجسام ن في نطاقات زمنية طويلة.

00:04:19.565 --> 00:04:22.755
وإذا كان جسم واحد في مجموعة 
من ثلاثة أجرام بالغ الخفة

00:04:22.755 --> 00:04:25.885
بحيث لا يطبق أي قوة كبيرة 
على الجسمين الآخرين،

00:04:25.885 --> 00:04:30.727
فإن النظام يتصرف كنظام ثنائي الجٍرم
بصورة تقريبية للغاية.

00:04:30.727 --> 00:04:34.727
يُعرف هذا النهج باسم 
"مسألة الأجسام الثلاثة المقيدة".

00:04:34.727 --> 00:04:36.737
فمثلًا لقد أثبت نفعيته

00:04:36.737 --> 00:04:41.607
في وصف حركة كويكب 
في مجال جاذبية الأرض والشمس،

00:04:41.607 --> 00:04:46.700
أو كوكبًا صغيرًا 
في حقل جاذبية ثقب أسود ونجم.

00:04:46.700 --> 00:04:48.500
أما بالنسبة إلى نظامنا الشمسي،

00:04:48.500 --> 00:04:52.650
فستسعد لمعرفة أننا على ثقة كافية
في بقائه مستقرًا

00:04:52.650 --> 00:04:56.330
لمئات ملايين السنين القادمة على الأقل.

00:04:56.330 --> 00:05:02.000
ولكن إذا أتى نجم آخر مسرعًا في اتجاهنا
من أي مكان في المجرة

00:05:02.000 --> 00:05:04.070
فالنتيجة لن يُمكن توقعها.